一种温敏组合物及其无溶剂制备方法技术

本发明专利技术公开一种温敏组合物及其无溶剂制备方法。温敏组合物包括温敏材料、多孔材料和封孔材料组成。温敏组合物的制备方法，通过逐步吸附过程，将温敏材料填充到多孔材料孔道，并利用封孔材料进行封装。制备方法可不使用溶剂，减少了环境污染，降低了制造成本。温敏组合物及其无溶剂制备方法尤其适用于湿法纺丝或熔融纺丝。本发明专利技术在温度控制、能量存储和释放、纺织服装、建筑材料、电子设备的响应控制、温敏仪表制造、图像显示、人机交互、智能穿戴、防伪识别等领域有重要应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料领域，具体涉及一种温敏组合物及其无溶剂制备方法。
技术介绍
温敏材料，对环境温度的变化可感知、可响应，可集自检测、自判断、自处理与一体，是一种重要的潜在应用广泛的智能材料。然而温敏材料由于对温度敏感，往往会发生诸如相态(固-液转变)，体积变化等性质突变，给这些材料的生产制造了麻烦。为此，人们开发了微胶囊技术，即将温敏材料限制在一个微小的容器内，而宏观上表现为固态，减小对于使用的影响。如中国专利技术专利(申请号CN200810103749.3)提供了一种有机相变储能材料的微胶囊及其制备方法，其中温敏材料为相变石蜡，微胶囊壳材为脲醛树脂。该类方法解决了温敏材料性质突变所来的液态流动性困扰，但由于采用水包油乳液体系，不适用于水溶性的温敏材料如水合无机盐，因此不得不面临导热率低，反应不及时，制造成本高等缺陷。水合无机盐材料作为温敏材料，具有来源广泛，成本低廉，单位密度大等等优点。但是其缺点同样突出，水合无机盐受环境影响大，所含结晶水容易失去，导致温度敏感点波动较大，而且在温敏转化过程中容易产生相分离，产生过冷现象。对水合无机盐进行微胶囊化是解决上述问题的有效手段。但是传统的微胶囊化方法，如采用正相乳液方法合成，许多水合无机盐在水中溶解度相当好，常常混为一相，导致微胶囊化效率很低。再者，一些水合无机盐性质独特，如CaCl2·6H2O，作为相变材料，相变温度约29℃。但它容易形成多种结晶水合物，导致相变温度点变化很多，相应的相变焓值波动很大。而电离后的Ca2+性质活泼，容易跟许多物质发生反应。有不少研究想对CaCl2·6H2O微胶囊化，但预想的壳材反应物都受到不同程度的影响，与Ca2+离子反应，或者在其影响下发生多种副反应。类似的离子性的物质不在少数。如果能避免离子电离，将会大幅度提高微胶囊化的效率。因此，如果采用无溶剂的方法，将会极大降低电离的程度，为无机盐类物质的微胶囊化提供新的思路。另一方面，水溶性温敏材料的制备，往往采用反相乳液聚合，如“物理法制备微胶囊无机芯相变材料及其表征”，刘太奇等，《新技术新工艺》，2010年第3期，81～84页，公开了采用溶剂挥发法工艺，以聚甲基丙烯酸甲酯为壁材，对CaCl2·6H2O进行包覆制备了微胶囊相变材料。反相乳液聚合就不得不使用大量的有机溶剂，不但造成环境污染，而且增加了溶剂回收，延长工业流程，增加制造成本。事实上，溶剂的使用，不论是有机溶剂还是无机溶剂，都会是工序的增加，制造环节的延长，必然导致效率的降低。即使是使用水，仍会造成严重的污染问题。纺织制造业之所以被列为中污染行列，就是因为诸如每生产1吨粘胶纤维，需要使用200多吨水进行洗涤。面对这些问题，有研究人员尝试了无溶剂方法，如中国技术专利(申请号：CN200720042020.0)提出一种在水泥基材料体的浇筑过程中加入相变材料或者灌注相变材料的管道，以期制造一种可控温的建筑组件。但采用管道预封装会增加热阻，降低导热和储热效率；而直接加入的相变材料并不能被水泥基材完全封装，在相变过程中会出现严重的渗漏，影响建筑材料的力学强度。也有研究人员采取共混的方法，如在聚合物熔体中加入温敏材料，如液晶等，得到共混合金。再对这些初级产物再加工，即可得到熔体切粒，注塑件，纤维等。但这种方法由于需要事先形成聚合物熔体，对于温敏材料的耐热性提出了较高要求。在高温下的加工，温敏材料会受到不同程度的损伤，或者挥发或者裂解，或者发生其他副反应，从而减少温敏材料的有效含量，甚至完全破坏。可见，这种方法局限性非常大。同时，共混法的另一个致命缺陷是，无法保证温敏材料的完全包封。理想的共混状态，是微观尺度乃至原子级别的相互贯穿，相互限制在彼此交织的网络中。但在实际加工中，不同物质性质不同，粘度变化较大，加上相态不同，表面亲水亲油性质不同，结晶状态不一，受到传质传热的影响很难达到理想状态。尤其是多相界面处，表面能高，性质活泼，极易发生材料相态分离，泄漏等现象，能保证包封的完整性的材料更是少之又少！本专利技术提供一种温敏组合物及其无溶剂制备方法，将温敏材料如相变材料、液晶等封装在多孔材料的孔道或腔体中，再对多孔材料进行封孔，以解决材料泄漏问题。多孔材料即可来自天然产物，也可通过人工合成，来源广泛，可选择范围大。本专利技术温敏组合物是对外界的温度变化反应灵敏，可根据此性质实现材料的智能化。除可应用在粘胶纤维、腈纶纤维等的湿法纺丝、丙纶、涤纶等的熔融纺丝等纺织服装领域外，还可应用在电子设备的响应控制、温敏仪表制造、图像显示、人机交互、智能识别等领域。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种温敏组合物和无溶剂使用的温敏组合物的制备方法，本专利技术所述方法可有效减少有机溶剂污染，降低温敏组合物的制造成本。本专利技术的技术方案如下述：一种温敏组合物，包括多孔材料、温敏材料和封孔材料，所述温敏材料附载于多孔材料的孔道或空腔内。所述多孔材料，包括硅酸盐、蒙脱土、硅藻土、膨润土、膨胀珍珠岩、沸石、高岭土、海泡石、浮石、膨胀石墨、蛭石或各类人工合成的多孔材料中的至少一种或其任意组合。所述温敏材料，包括脂肪烃、脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚多元醇、聚多元醇醚、含有聚乙二醇或聚多元醇段的聚合物、无机水合盐、液晶材料、聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶或接枝N-异丙基丙烯酰胺基团的聚合物水凝胶中的至少一种或其任意组合。所述封孔材料，包括苯乙烯类聚合物、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、密胺树脂、丙烯酸酯类聚合物、氧化硅、氧化钛、氧化铝、明胶、阿拉伯胶、海藻酸盐、壳聚糖、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、松香中的一种或其任意组合。上述温敏组合物的无溶剂制备方法，包括逐步吸附过程和封孔材料固化过程，在所述逐步吸附过程或封孔材料固化过程中至少一个步骤无任何溶剂使用。优选的，上述温敏组合物的无溶剂制备方法，包括，将所述多孔材料研磨或筛分形成所需粒径的步骤，和将所述多孔材料进行活化或对其孔内外改性的步骤。进一步包括，将所述多孔材料与温敏材料、封孔材料逐步混合，逐步吸附的步骤。进一步包括，所述封孔材料吸附完成后引发封孔材料固化的步骤，包括自由基聚合、界面缩聚、溶胶凝胶反应、凝固固化中一种或其任意组合。以上所述的温敏组合物以及上述无溶剂制备方法制备得到的温敏组合物，可以应用于包括湿法纺丝、熔融纺丝的纺织服装、电子设备的响应控制、温敏仪表制造、图像显示、人机交互、智能穿戴、防伪识别的产品领域。按照本专利技术的一个实施例的优选实施方案，逐步吸附的方法，可以对不同种类的温敏材料进行吸附，并按一定顺序进行组合。同时逐步吸附的对象不止适用于被包覆的温敏材料，对于封孔材料，也可进行逐步吸附，以达到不同的包覆程度和释放功能。在本专利技术的另一实施例中，通过对多孔材料的孔道进行不同程度的亲水或亲油改性，能增强多孔材料对于不同表面性质的温敏材料进行选择性吸附或者分离。在本专利技术方法中对多孔材料进行了说明，但并不应视作是对多孔材料的限定。上述的多孔材料，拥有很高的比表面积。这意味着留下了可以容纳相当多温敏材料的空间。虽有研究人员对多孔材料吸附其他物质进行了研究，但始终没有解决完整包封的问题。这就导致在实际使用中，多孔材料中所含的温敏材料容易泄漏。本专利技术方法提供了有效的封孔方法，有效解决了这一问题，发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温敏组合物，其特征在于，包括多孔材料、温敏材料和封孔材料，所述温敏材料附载于多孔材料的孔道或空腔内。

【技术特征摘要】
1.一种温敏组合物，其特征在于，包括多孔材料、温敏材料和封孔材料，所述温敏材料附载于多孔材料的孔道或空腔内。2.根据权利要求1所述的温敏组合物，其特征在于，所述多孔材料，包括硅酸盐、蒙脱土、硅藻土、膨润土、膨胀珍珠岩、沸石、高岭土、海泡石、浮石、膨胀石墨、蛭石或各类人工合成的多孔材料中的至少一种或其任意组合。3.根据权利要求1所述的温敏组合物，其特征在于，所述温敏材料，包括脂肪烃、脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚多元醇、聚多元醇醚、含有聚乙二醇或聚多元醇段的聚合物、无机水合盐、液晶材料、聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶或接枝N-异丙基丙烯酰胺基团的聚合物水凝胶中的至少一种或其任意组合。4.根据权利要求1所述的温敏组合物，其特征在于，所述封孔材料，包括苯乙烯类聚合物、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、密胺树脂、丙烯酸酯类聚合物、氧化硅、氧化钛、氧化铝、明胶、阿拉伯胶、海藻酸盐、壳聚糖、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、松香中的一种或其任意组合。5.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈轲，黄晓义，冯欢，杜兔平，
申请(专利权)人：北京宇田相变储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11